(57)【要約】【課題】  ガス圧縮時のガスの漏れを最小化し得るローリングピストン及びそれを備えた回転式圧縮機のガス漏れ防止装置を提供する。【解決手段】  回転式圧縮機のガス漏れ防止装置は、円筒状の内部空間Ｐを有するシリンダー３０と、偏心部４１を有し、該偏心部４１がシリンダー３０の内部空間Ｐで円運動をする回転軸４０と、回転軸４０の偏心部４１に挿入され、シリンダー３０の内部空間Ｐの内壁と線接触するローリングピストン１００と、シリンダー３０のベーンスロット３２に直線動可能に挿入され、ローリングピストン１００と共にシリンダー３０の内部空間Ｐを区画するベーンと、ローリングピストン１００及びベーン１１０に備えられ、該ローリングピストン１００の回転運動を拘束する拘束手段と、を具備する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の内部空間を有するシリンダーと、
偏心部を有し、該偏心部が前記シリンダーの内部空間で円運動をする回転軸と、
前記回転軸の偏心部に挿入され、前記シリンダーの内部空間の内壁と線接触するローリングピストンと、
前記シリンダーのベーンスロットに直線動可能に挿入され、前記ローリングピストンと共にシリンダーの内部空間を区画するベーンと、
前記ローリングピストン及びベーンに備えられ、該ローリングピストンの回転運動を拘束する拘束手段と、
を具備することを特徴とする回転式圧縮機のガス漏れ防止装置。
【請求項２】
前記拘束手段は、前記ローリングピストンの外周面に形成された固定溝と、前記ローリングピストンの固定溝に挿入されるベーンの接触固定部１１１と、から構成されることを特徴とする請求項１の記載の回転式圧縮機のガス漏れ防止装置。
【請求項３】
前記固定溝は、前記ローリングピストンの長手方向に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の回転式圧縮機のガス漏れ防止装置。
【請求項４】
前記固定溝の断面形状は、半円状であることを特徴とする請求項２に記載の回転式圧縮機のガス漏れ防止装置。
【請求項５】
前記ベーンの接触固定部は、曲面形状を有することを特徴とする請求項２に記載の回転式圧縮機のガス漏れ防止装置。
【請求項６】
前記拘束手段は、前記ローリングピストンの外周面に突出形成された突起部と、該突起部が挿入されるように前記ベーンの一側の端部に形成される挿入溝と、から構成されることを特徴とする請求項１に記載の回転式圧縮機のガス漏れ防止装置。
【請求項７】
前記ローリングピストンの突起部は、前記ローリングピストンの長手方向に形成され、前記突起部の外面は、曲面に形成されたことを特徴とする請求項６に記載の回転式圧縮機のガス漏れ防止装置。
【請求項８】
前記ベーンの挿入溝の断面は、半円状であることを特徴とする請求項６に記載の回転式圧縮機のガス漏れ防止装置。
【請求項９】
所定長さ及び厚さを有するリング状に形成され、回転軸の偏心部に回転可能に結合される円筒本体部と、
該円筒本体部の外周面に長手方向に形成され、ベーンの一側が挿入される固定溝と、
からなることを特徴とするローリングピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機に関し、特に、ローリングピストンとベーンとの間に高圧ガスが漏れることを最小化し得るローリングピストン及びそれを備えた回転式圧縮機のガス漏れ防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、圧縮機は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換させ、該運動エネルギーによって冷媒ガスを圧縮する。圧縮機は、冷凍サイクルシステムを構成する核心要素であり、冷媒を圧縮する圧縮メカニズムによって回転式圧縮機(rotary compressor)、スクロール圧縮機(scroll compressor)、往復動式圧縮機(reciprocal compressor)などに大別される。このような圧縮機は、冷蔵庫、エアコン、ショーケースなどに使用される。
【０００３】
図７は従来技術による回転式圧縮機を示す縦断面図であり、図８は従来技術による回転式圧縮機を示す横断面図である。
【０００４】
図示されたように、従来技術による回転式圧縮機は、ケーシング１０と、ケーシング１０の内部に装着されて回転力を発生する駆動モータ２０と、内部空間Ｐを有し、駆動モータ２０と所定間隔を置いてケーシング１０の内部に装着されるシリンダー３０と、シリンダー３０の内部空間Ｐに位置する偏心部４１を有し、駆動モータ２０に結合されて回転する回転軸４０と、回転軸４０の偏心部４１に挿入されるローリングピストン５０と、シリンダー３０に直線動可能に挿入されると共に、ローリングピストン５０に接触されてシリンダー３０の内部空間Ｐを区画するベーン６０と、シリンダー３０の両側にそれぞれ結合されてシリンダー３０の内部空間Ｐを密閉させると共に回転軸４０を支持するメインベアリング７０及びサブベアリング８０と、を具備する。
【０００５】
ケーシング１０の一側に吸入管１１が結合され、ケーシング１０の他側に圧縮ガスが吐出される吐出管１２が結合される。
駆動モータ２０は、ケーシング１０の内部に固定される固定子２１と、固定子２１内に回転可能に挿入される回転子２２と、から構成される。
【０００６】
シリンダー３０は、所定形状に形成され、ケーシング１０の内部に固定される本体部３１と、本体部３１の内部に所定内径を有して貫通形成される内部空間Ｐと、内部空間Ｐと連通して本体部３１に形成されるベーンスロット３２と、ベーンスロット３２の側部に位置するように内部空間Ｐの縁部に形成される吐出ポート３３と、内部空間Ｐと連通するように本体部３１に貫通形成される吸入孔３４と、を有する。吐出管１２は、吸入孔３４と連通される。
【０００７】
回転軸４０は、所定外径及び長さを有する軸部４２と、軸部４２の一側に所定厚さ及び外径を有して形成される偏心部４１と、からなり、偏心部４１の中心は、軸部４２の中心と所定距離が偏心するように位置する。
【０００８】
回転軸４０の軸部４２が回転子２２に圧入され、偏心部４１がシリンダー３０の内部空間Ｐに位置する。シリンダー３０の内部空間Ｐは、所定内径を有する円筒状の貫通孔の形態であり、内部空間Ｐの中心は、回転軸４０の軸部４２の中心と一致する。
【０００９】
ローリングピストン５０は、所定厚さ及び長さを有する円筒リング状に形成され、回転軸４０の偏心部４１に回転可能に挿入される。ここで、ローリングピストン５０の外周面の一側がシリンダー３０の内部空間Ｐの内周面と線接触される。
【００１０】
ベーン６０は、所定厚さを有する四角の板状に形成される。ベーン６０は、シリンダー３０のベーンスロット３２に挿入され、一側がローリングピストン５０の外周面と線接触される。さらに、ベーン６０は、ベーンスプリングＳにより弾性支持される。
【００１１】
メインベアリング７０には、吐出ポート３３と連通される吐出孔７１が形成され、該メインベアリング７０の上面には、吐出孔７１を開閉させる吐出バルブ組立体９０が備えられる。
【００１２】
未説明の符号９３はマフラーであり、符号９４は締結ボルトであり、符号９５はバランスウェイトである。
このような従来技術による回転式圧縮機の動作は、以下のようである。
【００１３】
まず、圧縮機に電源が印加されると、駆動モータ２０が動作して回転力が発生し、該駆動モータ２０の回転力を受けて回転軸４０が回転する。回転軸４０の回転によって該回転軸４０の偏心部４１が、シリンダー３０の内部空間Ｐの中心から偏心された状態でシリンダー３０の内部空間Ｐで円運動をする。
【００１４】
回転軸４０の偏心部４１がシリンダー３０の内部空間Ｐで円運動することによって、回転軸４０の偏心部４１に挿入されたローリングピストン５０がシリンダー３０の内部空間Ｐの内周面と線接触すると共に、ベーン６０と線接触した状態で回転軸４０の軸部４２の中心線を基準軸(axis)として円運動する。ここで、ベーン６０は、ローリングピストン５０が円運動することによって、該ローリングピストン５０の外周面と線接触した状態でシリンダー３０に形成されたベーンスロット３２で直線往復運動をする。
【００１５】
シリンダー３０の内部空間Ｐとベーン６０とがそれぞれローリングピストン５０の外周面と線接触した状態でローリングピストン５０が円運動することによって、シリンダー３０の内部空間Ｐを吸入空間Ｐ１と圧縮空間Ｐ２とに変換させると共に、吸入空間Ｐ１及び圧縮空間Ｐ２の体積を変化させる。吸入空間Ｐ１及び圧縮空間Ｐ２の体積変化によって吸入管１１を通じてガスが吸入されて圧縮された後、吐出ポート３３及び吐出穴７１を通じて吐出される。
【００１６】
シリンダー３０の内部空間Ｐで圧縮されて吐出されたガスは、ケーシング１０の内部を経て吐出管１２を通じて外部に吐出される。
【００１７】
しかしながら、このような従来技術による回転式圧縮機は、ローリングピストン５０の外周面に線接触したベーン６０がローリングピストン５０の円運動によってシリンダー３０の内部空間Ｐを低圧状態の吸入空間Ｐ１と高圧状態の圧縮空間Ｐ２とに区画する過程で、吸入空間Ｐ１と圧縮空間Ｐ２との圧力差によってローリングピストン５０とベーン６０の接触面間に圧力漏れが発生するために、圧縮効率が低下する。
【００１８】
以上のことをより詳細に説明すると、回転軸４０の偏心部４１の円運動によって偏心部４１と一緒に前記ローリングピストン５０が円運動するようになり、該ローリングピストン５０の円運動によってローリングピストン５０に線接触したベーン６０とローリングピストン５０とが相対運動をする。また、ローリングピストン５０の円運動によってベーン６０がシリンダーのベーンスロット３２で直線往復運動をすることになる。
【００１９】
このような状態で、圧縮空間Ｐ２の圧力が増加するほど、図９に示すように、圧縮空間Ｐ２の圧力によりベーン６０が吸入空間Ｐ１側に傾くことで、ベーン６０とローリングピストン５０との間に微細すきまが形成され、よって、高圧ガスの漏れが発生する。ベーン６０とローリングピストン５０との間の微細すきまは、ベーン６０が圧力を受けるときに、ベーン６０とベーンスロット３２との間の結合公差によりベーン６０が傾くことによって発生し、また、ベーン６０とローリングピストン５０との間の微細すきまは、ベーン６０とローリングピストン５０との摩擦接触による摩耗により発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、このような問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、ガスの圧縮時にガスの漏れを最小化し得るローリングピストン及びそれを備えた回転式圧縮機のガス漏れ防止装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
このような本発明の目的を達成するために、本発明による回転式圧縮機のガス漏れ防止装置は、円筒状の内部空間を有するシリンダーと、偏心部を有し、該偏心部が前記シリンダーの内部空間で円運動をする回転軸と、前記回転軸の偏心部に挿入され、前記シリンダーの内部空間の内壁と線接触するローリングピストンと、前記シリンダーのベーンスロットに直線動可能に挿入され、前記ローリングピストンと共にシリンダーの内部空間を区画するベーンと、前記ローリングピストン及びベーンに備えられ、該ローリングピストンの回転運動を拘束する拘束手段と、を具備する。
【００２２】
また、このような本発明の目的を達成するために、本発明によるローリングピストンは、所定長さ及び厚さを有するリング状に形成され、回転軸の偏心部に回転可能に結合される円筒本体部と、該円筒本体部の外周面に長手方向に形成され、ベーンの一側が挿入される固定溝と、からなる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によるローリングピストン及びそれを備えた往復動式圧縮機のガス漏れ防止装置は、シリンダーの圧縮空間と低圧空間との圧力差によりベーンが傾くことを防止すると共に、ベーンとローリングピストンとの間の摩耗を抑制することにより、ローリングピストンとベーンとの間の微細すきまが発生することを最小化し、よって、高圧ガスの漏れを最小化することができる。これによって、回転式圧縮機の圧縮効率が増加するという効果がある。
【００２４】
また、シーリング面積を増加させることにより、高圧ガスの漏れをより減少させることで、ガス圧縮効率をより向上させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明のローリングピストン及びそれを備えた回転式圧縮機のガス漏れ防止装置の実施形態が図面を参照して詳細に説明される。
【００２６】
図１及び図２は、本発明によるローリングピストン及びそれを備えた回転式圧縮機のガス漏れ防止装置の一実施形態を備えた回転式圧縮機を示す縦断面図及び横断面図である。従来技術と同一の部分に対しては同一の符号を付与した。
【００２７】
図示されたように、前記回転式圧縮機は、ケーシング１０と、ケーシングの１０内部に装着されて回転力を発生する駆動モータ２０と、内部空間Ｐを有し、駆動モータ２０と所定間隔を置いてケーシング１０の内部に装着されるシリンダー３０と、シリンダー３０の内部空間Ｐに位置する偏心部４１を有し、駆動モータ２０に結合されて回転する回転軸４０と、回転軸４０の偏心部４１に挿入されるローリングピストン１００と、シリンダー３０に直線動可能に挿入されると共にローリングピストン５０と共にシリンダー３０の内部空間Ｐを区画するベーン１１０と、シリンダー３０の両側にそれぞれ結合されてシリンダー３０の内部空間Ｐを密閉させると共に、回転軸４０を支持するメインベアリング７０及びサブベアリング８０と、を具備する。
【００２８】
ケーシング１０の一側に吸入管１１が結合され、ケーシング１０の他側に圧縮ガスが吐出される吐出管１２が結合される。
駆動モータ２０、シリンダー３０及び回転軸４０は、従来技術と同様の構造であるので、その具体的な説明は省略する。
【００２９】
ローリングピストン１００とベーン１１０とには、ローリングピストン１００の回転運動を拘束する拘束手段が備えられる。
前記拘束手段は、ローリングピストン１００の外周面に形成された固定溝１０１と、ローリングピストン１００の固定溝１０１に挿入されるベーン１１０の接触固定部１１１と、からなる。
【００３０】
ローリングピストン１００は、図３に示すように、所定長さ及び厚さを有するリング状の円筒本体部１０２と、円筒本体部１０２の外周面に形成された固定溝１０１と、からなる。円筒本体部１０２の内径は、回転軸４０の偏心部４１の外径と相応して形成される。ローリングピストン１００は、回転軸４０の偏心部４１に回転可能に挿入され、ローリングピストン１００の外周面の一側がシリンダー３０の内部空間Ｐの内壁と線接触される。
【００３１】
ベーン１１０は、所定厚さを有する四角の板状に形成される板部１１２と、板部１１２の一側に形成されてローリングピストン１００の固定溝１０１に挿入される接触固定部１１１と、からなる。
【００３２】
さらに、ベーン１１０は、シリンダー３０のベーンスロット３２に往復運動可能に挿入され、接触固定部１１１がローリングピストン１００の固定溝１０１に挿入される。ベーン１１０は、シリンダー３０のベーンスロット３２に挿入されたベーンスプリングＳにより弾性支持される。
【００３３】
ローリングピストン１００の固定溝１０１は、円筒本体部１０２の長手方向に形成され、断面形状は、半円状である。
ベーン１１０の接触固定部１１１は、曲面形状に形成される。
【００３４】
前記拘束手段の他の実施形態として、図４に示すように、ローリングピストン１００の外周面に突出形成された突起部１０３と、ローリングピストン１００の突起部１０３が挿入されるようにベーン１１０の一側の端に形成される挿入溝１１３と、から構成される。
ローリングピストン１００の突起部１０３は、ローリングピストン１００の長手方向に形成され、突起部１０３の外面は、曲面に形成される。
【００３５】
ベーン１１０の挿入溝１１３の断面は、半円状である。
メインベアリング７０にシリンダー３０の吐出ポート３３と連通される吐出孔７１が形成され、メインベアリング７０の上面に吐出孔７１を開閉させる吐出バルブ組立体９０が備えられる。
【００３６】
未説明符号９３はマフラーであり、符号９４は締結ボルトであり、符号９５はバランスウェイトである。
以下、本発明によるローリングピストン及びそれを備えた回転式圧縮機のガス漏れ防止装置の作用効果を説明する。
【００３７】
まず、前記回転式圧縮機の動作は、前述したように、駆動モータ２０の回転力を受けて回転軸４０が回転し、該回転軸４０の回転によって回転軸４０の偏心部４１がシリンダー３０の内部空間Ｐの中心から偏心された状態でシリンダー３０の内部空間Ｐで運動する。
【００３８】
図５に示すように、回転軸４０の偏心部４１の円運動によって、偏心部４１に挿入されたローリングピストン１００がシリンダー３０の内部空間Ｐの内壁と線接触されることになり、よって、ベーン１１０と共にシリンダー３０の内部空間Ｐを吸入空間Ｐ１と圧縮空間Ｐ２とに変換させると共に、吸入空間Ｐ１及び圧縮空間Ｐ２の体積を変化させる。ここで、ローリングピストン１００は、回転軸４０の偏心部４１の円運動によって一緒に円運動するが、前記拘束手段により拘束されるために、自ら回転運動をすることができない。従って、回転軸４０の偏心部４１の円運動によって偏心部４１の外周面とローリングピストン１００の内周面との間にスライディングが発生し、ローリングピストン１００の外周面とベーン１１０との間にはスライディングが発生しない。
【００３９】
また、回転軸４０の偏心部４１の円運動によって前記拘束手段によりローリングピストン１００に接触固定されたベーン１１０は、シリンダー３０のベーンスロット３２で直線往復運動をするようになり、ここで、ベーン１１０は、ベーンスプリングＳにより弾性支持される。
【００４０】
一方、シリンダー３０の吸入空間Ｐ１及び圧縮空間Ｐ２の体積変化によって吸入管１１を通じてガスが吸入されて圧縮された後、吐出ポート３３及び吐出孔７１を通じて吐出される。
【００４１】
シリンダー３０の内部空間Ｐで圧縮されて吐出されたガスは、ケーシング１０の内部を経て吐出管１２を通じて外部に吐出される。
【００４２】
前述したように、ローリングピストン１００が拘束手段によって回転せずに円運動のみをするために、ベーン１１０とローリングピストン１００との間に摩擦接触が発生しなくなり、よって、ベーン１１０とローリングピストン１００との間の摩耗が防止される。また、図６に示すように、ローリングピストン１００が拘束手段によってベーン１１０に固定されるので、ベーン１１０によって区画された圧縮空間Ｐ２と吸入空間Ｐ１との圧力差によってベーン１１０が吸入空間側へ傾くことを防止することができる。
【００４３】
一方、前記拘束手段がローリングピストン１００の固定溝１０１と該固定溝１０１に挿入されるベーン１１０の接触固定部１１１とから構成された場合には、固定溝１０１の曲面とベーン１１０の接触固定部１１１の曲面とが接触するようになるので、シーリング面積が増加し、よって、圧縮空間Ｐ２内の高圧ガスが吸入空間Ｐ１側に漏れることを最小化する。
【００４４】
また、前記拘束手段がローリングピストン１００の突起部１０３とベーン１１０の挿入溝１１３から構成された場合には、前述したように、シーリング面積が増加し、よって、圧縮空間Ｐ２内の高圧ガスが低圧状態の吸入空間Ｐ１側に漏れることを最小化する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による回転式圧縮機のガス漏れ防止装置の一実施形態を備えた回転式圧縮機の縦断面図である。
【図２】本発明による回転式圧縮機のガス漏れ防止装置の一実施形態を備えた回転式圧縮機の横断面図である。
【図３】本発明による回転式圧縮機のガス漏れ防止装置のローリングピストンを示す斜視図である。
【図４】本発明による回転式圧縮機のガス漏れ防止装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明による回転式圧縮機のガス漏れ防止装置の一実施形態を備えた回転式圧縮機の動作状態を示す部分断面図である。
【図６】本発明による回転式圧縮機のガス漏れ防止装置の作用状態を示す断面図である。
【図７】従来技術による回転式圧縮機を示す縦断面図である。
【図８】図７の回転式圧縮機を示す横断面図である。
【図９】図８の回転式圧縮機の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４６】
３０    シリンダー
３２    ベーンスロット
４０    回転軸
４１    偏心部
１００    ローリングピストン
１０１    固定溝
１０２    円筒体部
１０３    突起部
１１０    ベーン
１１１    接触固定部
１１３    挿入溝
Ｐ    シリンダーの内部空間
Ｐ１    吸入空間
Ｐ２    圧縮空間
【図１】
2005299653.tif 000003
【図２】
2005299653.tif 000004
【図３】
2005299653.tif 000005
【図４】
2005299653.tif 000006
【図５】
2005299653.tif 000007
【図６】
2005299653.tif 000008
【図７】
2005299653.tif 000009
【図８】
2005299653.tif 000010
【図９】
2005299653.tif 000011